前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的坍塌事故主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词: 商住楼;深基坑;支护方案
中图分类号:TU94+2 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)05-0127-02
0 引言
随着中国经济及城市建设的发展,有限的城市地面空间已不能满足人们日益增长的工作和生活的需要,于是人们开始向高空和地下寻求发展空间。近20年,尤其是近10年来,基坑工程数量急剧增加,技术上也有了长足的进步。进入21世纪后出现了更多的超高层建筑和大型的地下工程,特别是北京、上海、广州的地铁工程的全面展开带来了超深基坑工程的发展。而现在各类地下工程诸如越江隧道、地下商场、地下民防等已随处可见。这些工程的共同特点是都要进行大规模地下开挖,必然导致大量的基坑工程产生。为了保证建筑物的稳定性,建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。建筑高度越高,其埋置深度也就越深,对基坑工程的要求越来越高,随之出现的问题也越来越多,这给建筑施工,特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。
1 事故分析
1.1 事故经过 大厦位于新郑市新建路和中华路之间,深基坑采用地下连续墙围护,开挖面积约5000m2。2004年9月1日,在开挖到基地深度13米,第三道支撑未及支护时,突然在新建路一侧发生坍落,塌方地段长22米、宽10米、深5米。停放在该地的一辆装有5吨柴油的油罐车也被滑入塌方底部5米深处,致使地下通往人民广场的一条20万伏电缆线受到威胁。由于塌方,埋设在地下的煤气管被塌方建筑物挤压断裂,工地泄露的煤气最高浓度在200PPm以上,直接危害工地人员和周围居民的生命安全,造成的损失达上亿元。
由于基坑坍塌,使得地下所埋设各种管线遭受严重损坏,煤气外溢,大面积停气停水停电,交通中断,造成了重大经济损失和不良社会影响。这起事故引起了市政府和工程界的高度重视,使得正在编写的地方《基坑工程设计规程》,对基坑工程的设计和施工提出了更严格的要求。
1.2 事故原因分析 ①工程勘察。勘察资料不详、不准、疏漏、失误:勘察结果不完备、不准确、不正确。②工程设计。工程设计一般涉及到掘支方案、降水方案、应急方案的选择和确定,在对支护参数进行设计时,需进行稳定性计算分析及与之紧密相关的边壁破坏模式的选定,任何一个环节不慎,均可能造成边壁变形失稳。③工程施工。施工质量、施工工艺、材料质量、施工机械化程度、施工速度和时机、管理水平均可能成为工程事故的直接原因或间接原因。此外,信息化施工,还需要施工单位具有较高水平的检测和评估能力,而这往往不够重视。④工程监理。监测现场担负着监督处理施工是否按图施工的重任,是确保工程质量安全的重要环节。工程经验表明:监理工作做好了,做到位了,是可以避免某些事故的。⑤工程建设方或大发包方。某些事故是由于工程建设方或大发包方盲目压价。层层分包、不恰当地参与选择或强行拍板某种支护方案或降水措施、或长期拖欠工程款,以致贻误支护时机、工程质量得不到保证等所引起的。⑥规范。随着科学技术的飞速发展,有些规范的某些规定显得不尽科学、合理、适用,以至于成为事故的原因之一。
通过对河南省超过200项的事故进行分析,发现发生基坑坍塌事故的原因主要有以下几种,见表1。
由表1可见:工程事故的主要原因是施工、设计问题,分别占事故总数的46.9%和39.9%,建设方或大发包方的原因值得重视,其他原因也不容忽视。
2 防治措施
2.1 防止坍塌的基本安全要求
2.1.1 必须认真贯彻建设部“重申防止坍塌的若干规定”和“关于防止坍塌的紧急通知”精神,在项目施工中必须针对工程特点编制施工组织设计,编制质量、措施,经甲乙方及监理单位审批后实施。
2.1.2 工程土方施工,必须单独编制专项的施工方案,编制措施,防止土方坍塌,尤其是制定防止毗邻建筑物坍塌的措施。①按土质放坡或护坡。施工中,要按土质的类别,较浅的基坑,要采取放坡的措施,对较深的基坑,要考虑采取护壁桩、锚杆等技术措施,必须有专业公司进行防护施工。②降水处理。对工程标高低于地下水以下,首先要降低地下水位,对毗邻建筑物必须采取有效的安全防护措施,并进行认真观测。③基坑边堆土要有安全距离,严禁在坑边堆放建筑材料,防止动荷载对土体的震动造成原土层内部颗粒结构发生变化。④土方挖掘过程中,要加强监控。⑤杜绝“三违”现象。
2.1.3 模板作业时,对模板支撑宜采用钢支撑材料作支撑立柱,不得使用严重锈蚀、变形、断裂、脱焊、螺栓松动的钢支撑材料和竹材作立柱。支撑立柱基础应牢固,并按设计计算严格控制模板支撑系统的沉降量。支撑立柱基础为泥土地面时,应采取排水措施,对地面平整、夯实,并加设满足支撑承载力要求的垫板后,方可用以支撑立柱。斜支撑和立柱应牢固拉接,形成整体。
2.1.4 严格控制施工荷载,尤其是楼板上集中荷载不要超过设计要求。
2.2 发生坍塌的应急措施:①当施工现场的监控人员发现土方或建筑物有裂纹或发出异常声音时,应立即报告给领导小组组长,并立即下令停止作业,并组织施工人员快速撤离到安全地点。②当土方或建筑物发生坍塌后,造成人员被埋、被压的情况下,领导小组全员上岗,除应立即逐级报告给主管部门之外,应保护好现场,在确认不会再次发生同类的前提下,立即组织人员进行抢救受伤人员。③当少部分土方坍塌时,现场抢救组专业救护人员要用铁锹进行撮土挖掘,并注意不要伤及被埋人员;当建筑物整体倒塌时,由市领导小组统一领导和指挥,各有关部门协调作战,保证抢险工作有条不紊的进行。要采用吊车、挖掘机进行抢救,现场要有指挥并监护,防止机械伤及被埋或被压人员。④被抢救出来的伤员,要由现场医疗室医生或急救组急救中心救护人员进行抢救,用担架把伤员抬到救护车上,对伤势严重的人员要立即进行吸氧和输液,到医院后组织医务人员全力救治伤员。⑤当核实所有人员获救后,将受伤人员的位置进行拍照或录像,禁止无关人员进入现场,等待调查组进行调查处理。⑥对在土方坍塌和建筑物坍塌死亡的人员,由企业及善后处理组负责对死亡人员的家属进行安抚,伤残人员安置和财产理赔等善后处理工作。
3 结论
深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否,直接影响到工程本身的质量与进度,并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学,它还有待于理论上的完善,如何选取一种在经济、技术上都合理的支护类型,还必须充分考虑施工现场的环境、工程地质条件以及具体的工程要求。
参考文献:
[1]JGJ120-99,建筑基坑支护技术规程[S].
在现场可以看到,断裂的桥面长近200米,断成几截。断裂处钢筋在外,最长的一段桥体直接塌在地上,另外的几段斜靠在桥桩上。桥面上,断裂成碎块的混凝土将一台挖掘机埋了一半,而在桥下的东二环路上,断裂的桥面将一辆微型货车彻底压扁。“车都压扁了。至少有1名司机死在里面。”围观的群众说。
“当时只昕到‘轰’的一声巨响,我还以为是地震了。”家住小庄立交桥附近小坝东村的张先生说。 “我没有以为是地震发生,而是以为这里被炮弹击中了,接着感觉房子都在摇。”村民唐小姐补充道。
目击者朱先生说,当时桥上有一台挖掘机和几名工人正在进行拆桥作业。“挖掘机的‘头’在凿桥时,突然一声响,桥就断了。”该桥在拆除中除了东二环没有被封闭外,其他施工路段都是封闭的,如果东二环的施工路段被封闭,微型货车也不会被压扁了。附近的居民称,幸好当时不是下班高峰期,不然经过桥下的车辆会很多,后果将不堪设想。
9日22B寸许,身穿咖啡色夹克,骑着一辆电动车的徐师傅还在现场转悠,他脸色苍白。“太可怕了!如果晚出来一分钟,我就躺在下面了!”惊魂未定的徐师傅不停地感叹自己侥幸逃生。
徐师傅说,当时下层路面还有车辆和行人通行,只听到从右边不时传来挖掘机的作业声,没有任何人出来阻止车辆行驶,也看不见任何警示标志。“我刚走出匝道30米左右,只听到身后传来巨响,停车往后一看,整个匝道坍塌下来,周围灰尘弥漫。几秒钟后,开始听到有人呼救。”徐师傅被这惊魂一幕吓呆了。
据了解,事故发生后,昆明市公安消防支队派出110名抢险队员赶赴现场施救。由于事发现场立交桥塌陷面积较大,消防人员无法单独施工作业,只能配合施工单位,先对事发现场进行照明。事故发生后,昆明市公安消防支队特勤大队派出两条搜救犬进行搜救,同时,消防人员也通过生命探测仪进行探测,经过40多分钟的搜救,未发现有生命迹象。
每当听到“坍塌”二字时,耳畔似乎就响起一片哀声,一句“出事了”的背后总有一些生命离我们远去,令人寸断肝肠,扼腕痛惜。坍塌事故造成2死4伤,面对逝去的生命,愤怒自然不在话下。愤怒之余,看到有关方面紧急展开救援、处理善后等工作,心里却不是滋味,我相信,谁都高兴不起来。也不会为此而感动。
生命至上,可坍塌却屡屡发生。追问、反思,吸取教训,这些都是事后有关方面要做的事情。可这不都是如出一辙吗?过后,不也是好了伤疤忘了痛吗?一次又次的坍塌事故发生。难道坍塌是一道我们迈不过的“坎”?
按理,工程建设都有科学的设计、规划和严格的施工要求。这是事前防患于未然必须做的“保障”工作。类似悲剧发生总是很“突然”,但却又是可以避免的。可以避免而又没能避免,只能说明“坍塌”事故背后总有或多或少的人为因素“作崇”。说到人为因素,涉及方面广泛,难以一一罗列,但味道都是怪怪的。“利益熏熏”害死人,责任缺失同样会这样。一次又一次的教训,足以让人警醒,悲剧却没能幸免。不难看出,我们仍然没能跳出“事后诸葛亮”的怪圈,教训只是教训而已。工程建设就是一道生命关口,在“带病”的情况下施工,生命就被忽视了,安全当然不能保证,悲剧也就不可避免。
关键词:高大模板;坍塌事故;技术管理;预防措施
随着我国社会经济建设步伐的加快,城市规模扩张速度加快,许多高层建筑工程逐渐向大型化、高度化、复杂化和多功能化的方向发展,这对建筑工程整体质量安全提出了新的要求。高大模板支架系统是近年来发展速度较快的一种施工工艺,具有诸多的优点,在城市高层建筑施工中得到广泛的应用。但高大模板支架系统施工是一项危险性较大的工程,需要攻克高度高、承载力低和承载荷载重等施工难题,稍有不慎就会引起支撑体系失稳而导致坍塌事故的发生,这不仅影响到建筑工程的质量安全及经济效益,而且也可能导致严重的财产损失及人员伤亡。因此,施工单位应重视高大模板支架系统的施工,通过制定有效的预防措施,最大限度避免坍塌事故的发生。
1 工程基本情况
某工程项目为框架结构,建筑高度27.5m,首层层高5.5m,2到5层层高均为4 m,事故发生部位在三层顶2~4轴线与C~E轴线之间,模板支架高度15.6m(电石炉基础底板顶标高为-2.13m),三层楼板厚150mm,边梁截面分别为400×1200(mm)、300×1000(mm)、600×1300(mm),中间梁300×700(mm),属超高、超重模板支架体系。
经事故调查组调查,该模板支架均未设置纵横向扫地杆,立杆间距1.3m~1.5m,步距1.8m左右,纵横向水平横杆严重缺失,梁底顶撑使用扭曲、过细的细木杆替代钢管,部分丝杠顶托安装偏心且螺杆伸出钢管顶部长度超过规范要求,水平横杆对接接头,部分立杆对接
接头未按规范规定错开,未设置纵横向、水平向剪刀撑,梁底立杆与横杆连接未设置防滑扣件,支架也未与已完建筑结构一层、二层柱子进行刚性拉结,现场随机测量若干根钢管壁厚最薄处2mm,小于规范3.6mm,现场多处发现有扣件崩裂残片。
2 事故原因分析
2.1 技术上存在的问题
依据《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)和《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)中有关架体构造要求,本工程三层顶、梁、板模板钢管脚手架支撑架体构造设计中,至少应做到落地钢管立杆间距应≤90cm,横杆间距≤150cm,其中上部1/3高度内适当加密,纵、横、水平三方向剪刀撑应≥3道,梁底、板底最上部大横杆应与立杆交接处加设防滑扣件,梁底另加设钢管顶撑,满堂支架四周应与每层结构柱连接,所使用钢管、扣件进场时至少抽一组检验批检测并据实计算设计,且扣件扭力矩应按规范检查,混凝土浇捣前应进行联合验收合格并书面填写验收合格同意浇捣混凝土结论书。
2.2 技术管理上存在的问题
对该工程未办理工程招投标手续,提供的设计图纸无设计单位、设计人员盖章和签章,选择无任何资质的个人承揽工程且未签订合同和协议,未委托监理单位对工程实施监理,也未办理工程质量安全监督和施工许可手续,把工程直接发包给了某包工队(无任何资质),未督促施工方对该工程高大模板施工编制专项方案并严格实施。该建设单位违反工程建设法律法规,违法建设、违法发包,不能有效组织该项目的进度、质量、安全管理,对施工方(某包工队,无任何资质)选择、管理不合法、不规范。
3.组织管理上存在的问题
某包工队无资质,未能按照法律法规规定规范施工现场安全生产管理工作,未编制该工程6#电石炉模板工程专项施工方案,未组织专家论证审查,未对钢管、扣件进场检验和复试,也未建立安全生产领导小组和配备专职安全生产管理人员,现场施工负责人无资格证,其他施工人员尤其是架子工、电工、电焊工、塔吊司机、起重工均无证上岗,未见6#电石炉模板工程专项施工方案的交底和验收记录,未见该部位混凝土浇筑令。总的来说,施工方项目管理不到位,现场混乱,作业无序;现场无合格技术人员,未见到任何技术资料。
3 梳理归纳,模板支架存在的共性问题
最近几年,部分施工企业仍然对高大模板的施工不够重视,不断发生模板支架坍塌事故,笔者也参与了几起模板支架坍塌事故的调查工作,尽管每个工程都有不同之处,但究其原因却十分类似,经过梳理归纳,存在的共性问题如下:
3.1 通过现场勘查支架搭设情况,往往发现
(1)开挖回填土方不平整、不夯实,造成立杆基础承载力不符合要求,立杆基础未设置垫木或支座,不设置纵横向扫地杆或扫地杆设置严重不足。
(2)立杆垂直度偏差过大,受压承载方式为偏心受压,产生一定量的弯矩,稳定性较差。
(3)立杆对接接头、水平横杆对接接头未按规范规定错开,基本在同一平面或立面上。
(4)立杆间距、水平杆步距过大,尤其支架顶部立杆自由端过长,往往大于0.5m,约束杆件不足,不符合规范或方案规定。
(5)纵横向水平横杆严重缺失,不能形成纵横交错的网格体系;纵横向、水平向剪刀撑设置不完整,剪刀撑的数量和间距不符合方案和规范要求。
(6)梁底顶撑使用扭曲、梁底顶撑未与其他杆件连接,部分可调支托安装偏心且螺杆伸出钢管顶部长度过长,且可调支托螺杆直径过细、支托板的厚度较薄。
(7)大梁底两侧立杆与梁底小横杆连接未靠近主节点,荷载传递路线不合理,造成荷载计算时未充分考虑现场实际搭设情况,且大梁两侧立杆与小横杆连接未设置双扣件进行防滑处理。
(8)钢管壁厚较薄,扣件质量差,锈蚀、变形较为严重,有些钢管焊缝开裂,施工现场不能提供钢管、扣件进场检验和复试检测报告。
(9)工程项目部对高大模板工程的施工重视不够,方案编制不具针对性,未选取最不利的荷载单元进行复核计算,属于专家论证的方案未组织专家论证审查。
(10)未严格按照方案或相应技术规范进行交底,交底流于形式,交底内容空洞,缺乏相应的节点详图和关键部位的技术措施,造成方案与现场实际操作不一致。
(11)施工现场往往是木工搭设支撑架,而非专业架子工,为赶工期,先满足模板安装需要,在浇筑混凝土前再加固整改支撑架,既浪费人力又加固整改不到位,施工人员、监理人员凭借施工经验验收,埋下很多隐患。
(12)混凝土浇筑顺序安排不合理,浇筑过快,浇筑未分层等。
3.2 查阅工程项目部管理资料,存在以下问题
(1)工程项目部未按规定设置安全专职机构和配备专职安全管理人员,监管不力;项目经理、生产经理、技术负责人、工长等相关管理人员未认真履行安全生产责任。
(2)劳务公司未按规定配备专职安全员;劳务负责人未向班组分级进行安全技术交底,模板支撑体系搭设班组不严格按方案实施,严重违规操作。
(3)设计单位未对高支撑模板支架体系等特殊工序进行安全生产防止事故提出设计说明和指导意见。
(4)监理单位监理人员配置不符合要求,中标项目总监不到场;总监代表不按监理实施细则进行监理,对模板支撑架不认真组织复查验收,违规签发混凝土浇筑令,旁站监理监管严重失职。
(5)建设单位违规发包工程,报建报监手续不全,施工安全生产协调管理力度不足,对施工单位、监理单位资质、人员资格审查不严,安全文明施工措施费支付不到位。
4 预防措施
高大模板工程,属于危险性较大的分部分项工程,这在建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中已明确规定;关于模板支架的搭设,在建设行业标准《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)和《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)中已有明确的技术要求,作为施工企业,要认真吸取同行业曾经发生的模板支架坍塌事故教训,举一反三,从以下几个方面做好相关的防范措施,还是可以避免该类事故的发生。
(1)工程项目部建立强有力的组织保证措施,配足人员,项目经理、生产经理、技术人员、施工人员、安全人员等关键岗位人员应由素质高、技术能力强的人员组成,对高大模板工程施工,思想上要高度重视。
(2)项目经理部成立以项目经理为首的高大模板工程施工小组,技术负责人组织技术人员认真研究施工图纸,选取最不利荷载单元进行设计计算;要现场实地踏勘,讨论研究模板支架的搭设工艺流程,深度优化施工方案,认真组织专家论证审查,按照专家论证意见进行修订完善。
(3)对于关键节点、关键部位的支架搭设要求,技术人员绘出节点详图、平面图、立面图、剖面图等,对施工班组认真交底。
(4)现场搭设作业时,进行测量放线,定好每根立杆位置、标高,现场施工人员、安全员、监理员严格旁站监督,履行安全管理职责,不符合方案或规范规定的,坚决要求返工,项目经理对高大模板工程的施工实行带班制度。
(5)严格执行验收制度,对高大模板支架的验收内容要根据方案要求进行量化,不能凭经验验收。验收先由项目自检,总监组织相关人员联合验收。验收要有结论,验收人员必须签字,验收不合格的,严禁浇筑混凝土。
(6)建设单位应严格遵守建设法律法规,依法发包工程并办理施工许可证、工程监督手续,严格审查施工单位资质、人员资格,依法委托监理单位进行工程监理,对工程施工的重要环节、重要节点进行监督。
5 结语
高大模板支架系统施工在技术、管理和组织等环节中都有可能发生坍塌事故,给工程带来严重的后果。因此,施工单位必须加强日常的施工管理工作,认真按照相关规范、标准的要求进行施工,并逐步提高施工技术人员的综合素质和安全保护意识,制定出切实有效的预防措施,以避免坍塌事故的发生,确保建筑工程的质量安全及经济效益。
参考文献:
(一)桥梁设计不合理
桥梁在设计过程中,设计人员对于理论知识不全面,导致桥梁长期使用而出现疲劳,加之不断的振动影响,导致桥梁开裂,严重的出现断裂的情况。很多桥梁为了满足创新的需求,更是没有充分考虑安全要素。设计人员在设计时无法正确计算桥梁的耐久性,对于桥梁的结构和构件设计不合理,加大了桥梁出现坍塌事故的风险。
(二)桥梁的施工技术落后
桥梁在具体的施工过程中,其质量与施工人员的技术水平之间密切相关。施工人员的专业水平较低,分析问题的综合素质不强,安全意识薄弱等因素都会引发桥梁施工过程中各种事故的出现。目前,我国桥梁工程施工的管理机制混乱,偷工减料事件时有发生,各种腐败问题严重。致使桥梁工程完工后经常出现局部质量问题货坍塌事故。落后的安全意识和施工技术是桥梁工程存在风险的关键。
(三)桥梁施工材料和负荷能力不达标
桥梁施工所用材料是桥梁质量的保证,其中混凝土容易出现碳化和锈蚀等情况,严重影响桥梁的安全。施工材料在选择时没有考虑其耐久性和性能退化等因素,导致材料耐久抗力逐渐降低。桥梁结构部分的材料更要提高耐久性、防腐性、耐热性、耐火性等性能,以降低坍塌事故的风险。桥梁工程主要承担各项运输任务,其负荷能力是桥梁安全的保障。而桥梁施工中对桥梁负荷能力的重视不足,没有具体分析桥梁所处的环境和车流量等情况,桥梁的负荷能力往往不达标,很多桥梁存在超负荷运行的情况,其风险不断增加。
(四)桥梁工程缺少科学的养护检测
桥梁经过长时间的日晒雨淋等侵袭后,其负载能力逐渐降低,导致坍塌风险增大。科学的、及时的检修时确保桥梁安全性的关键。若桥梁安全检修不及时,桥梁内部结构损伤无法修复,其在超负荷运行的情况下的坍塌危险相比之前高出数倍。
(五)缺少应对自然灾害的措施
随着经济的发展,我国对于资源的开发控制不力,导致环境越来越差。环境的变化导致各种自然灾害的发生率越来越高,近些年台风、地震、山体滑坡等自然灾害给我国造成巨大的经济损失,严重威胁人们的财产安全。受到自然灾害的影响,桥梁工程结构所受到的冲击越来越大,泥石流、洪水等对桥梁造成直接冲击,严重损害桥梁的结构,进而出现坍塌事故。自然灾害成为在成桥梁坍塌的主要风险之一。个别地区在桥梁根基附近过度开采砂石,导致河床宽度越来越小,在洪水暴发时不利于减缓水流的流速,间接增加了洪水对于桥梁结构的冲击力,强大的冲击力将桥梁附近的砂石冲走,桥墩塌陷风险增加。
二、桥梁工程坍塌事故风险的预防对策
(一)规范桥梁工程的设计和施工
桥梁在设计时要充分考虑所住环境、用途、位置等因素,要分析当地的气候条件,科学计算桥梁的负荷承载能力。因此,规范桥梁工程设计和施工,是降低桥梁坍塌风险的重要保证。严格按照标准要求进行材料选择和施工,提高桥梁设计的科学性和安全性。设计人员要对桥梁的结构、安全性、负荷承载力综合分析、科学计算,以减少事故的发生。
(二)提高施工人员的技术水平
桥梁施工人员的综合素质的提高是降低桥梁工程坍塌事故,提高桥梁安全性的关键。因此,要求各施工单位对施工人员进行培训和锻炼,强化施工队伍建设,创新施工管理安全机制,严格按照设计标准进行施工。还要采取责任制,明确岗位职责,提高施工人员的重视程度。桥梁工程施工中要不断进行安全试验,通过实践经验积累提高施工人员的技术水平。
(三)建立健全的安全检修机制
桥梁工程坍塌事故的预防中,安全检修的作用无可替代。桥梁的使用和运载情况检修和管理可以明显提高桥梁的安全性。桥梁结构构件的耐久性不同,检修人员要严格按照标准对各个部件分别养护,以将事故的发生率降到最低。检修人员还要定期评估桥梁构件的安全性,加大维修的投入,建立维修和养护记录制度,为以后的检修提供支持。
(四)加强环境保护和自然灾害的预防措施
政府要加大环境保护的宣传力度,提高居民的环境保护意识,出台相应的政策严厉打击迫害环境的行为。组间环境保护小组,针对管辖区域内的桥梁周围环境进行实时监督,严格控制河床内的砂石开采量。对于砂石开采要有相关的审批,切不可随意开发,影响河床的生态平衡。对于河床较窄的地区要合理扩宽,出现塌陷的桥墩在及时修复和填充,减少桥梁出现坍塌的风险。
三、总结
关键词:高支模;坍塌事故;预防措施
Abstract: With the large span and heavy load component, the emergence of the formwork support to demand more and more, happen collapse of the formwork support the phenomenon is also more and more. The author of engineering example of the formwork support system for tall accident causes are analyzed, and summarizes the formwork support system construction to strengthen safety management countermeasures.
Keywords: high mode; collapse; prevention measures
中图分类号:TU74文献标识码: A 文章编号:
高大支模体系是建筑行业施工中常用的技术之一,其支撑体系稳定性与否,直接关系到建筑工程的整体质量。目前,高大支模体系坍塌事故时有发生,造成了巨大经济损失、惨重的人员伤亡和不良的社会影响。因此,施工企业应提高高大模板工程的安全策划,采取合理有效的措施来确保高大模板体系的稳定性,从而避免坍塌事故的发生。
1 工程概况
某框架厂房,层高8.3m,跨度民主78m,建筑物长度160m,钢筋砼独立基础,主体为钢筋砼框架结构,屋面为钢筋砼梁板结构,框架柱网10×10m,最大梁截面尺寸350×1000mm,普通梁截面尺寸300×700mm,砼强度C30,屋面梁板混凝土浇筑量4200m3。楼面支模方法根据《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》规定属高大模板工程,采用扣件式钢管脚手架模板支撑体系。对屋面跨中进行浇筑,在砼浇筑36m3约200m2时屋面发生下沉,并有异响声,在立即停止施工并撤离人员后,中间部分5~7/D~E发生坍塌。经确认无人伤亡,但事故造成的直接、间接经济损失较大。
2 从技术管理方面分析坍塌原因
根据中华人民共和国住房和城乡建设部的《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中要求:危险性较大的分部分项工程安全专项施工方案,施工单位在编制施工组织设计的基础上,针对危险性较大的分部分项工程单独编制的安全技术措施;对于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程,施工单位应当组织专家对专项方案进行论证。
事故现场调查结果:施工单位已按照施工方案、专项施工方案编制、批准、审核、专家论证程序办事,也按规定向当地建筑安全监督机构申报专项方案经专家组讨论审批。
3 高支模支撑体系材料方面的分析
3.1 构配件的质量
(1)钢材应符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700-2006)和《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)的规定。
(2)钢管应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》(GB/T13793-2008)或《低压流体输送用焊接钢管》(GB/T3092-2008)中规定的Q235普通钢管的要求,并应符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700-2006)中Q235A级钢的规定。
(3)每根钢管的最大质量不应大于25kg,采用φ48×3.5mm(新标准要求为48.3×3.6mm———编者),钢管壁厚最低不小于3mm。
(4)旧钢管表面锈蚀深度及钢管弯曲变形应符合现行规范《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)的规定。
(5)钢铸件应符合现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》(GB/T11352-2009)中规定的ZG200-420、ZG230-450、ZG270-500和ZG310-570号钢的要求。
(6)钢管扣件应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831-2006)的规定。
(7)扣件的验收应符合相关规定:新扣件应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证;旧扣件使用前应进行质量检查,有裂缝、变形的严禁使用,出现滑丝的螺栓必须更换;新、旧扣件均应进行防锈处理。
事故现场调查结果:该工程所用钢管一部分新钢管一部分旧钢管,均按照相关标准检测合格,符合高支模方案论证的要求。
3.2 木材的选用
(1)模板结构或构件的树种应根据各地区实际情况选择质量好的材料,不得使用有腐朽、霉变、虫蛀、折裂、枯节的木材。
(2)木材材质标准应符合现行国家标准《木结构设计规范》(GB50005-2003)的规定。
(3)用于模板体系的原木、方木和板材要符合现行国家标准《木结构设计规范》(GB50005-2003)的规定,不得利用商品材的等级标准替代。事故现场勘查结果:该工程所用木材符合高支模方案论证的要求及相关规范标准。
3.3 竹、木胶合模板板材的选用
(1)胶合模板板材表面应平整光滑,具有防水、耐磨、耐酸碱的保护膜,并应有保温性良好、易脱模和可两面使用等特点。板材厚度不应小于12mm,并应符合现行国家标准《混凝土模板用胶合板》ZBB70006的规定。
(2)各层板的原材含水率不应大于15%,且同一胶合模板各层原材间的含水率差别不应大于5%。
(3)胶合模板应采用耐水胶,其胶合强度不应低于木材或竹材顺纹抗剪和横纹抗拉的强度,并应符合环境保护的要求。
(4)进场的胶合模板除应具有出厂质量合格证外,还应保证外观尺寸合格。
事故现场勘查结果:该工程所用竹、木胶合模板板材符合高支模方案论证的要求及相关规范标准。
4 施工工艺技术方面的勘查
4.1 高支模论证的施工方法
(1)在保障安全可靠的前提下,须兼顾施工操作简便、统一、经济、合理等要求,因此梁与板整体支撑体系设计的一般原则是:立柱步距要一致,便于统一搭设;立柱纵或横距尽量一致或成倍数,便于立柱纵横向水平杆件拉通设置;构造要求规范设置,保证整体稳定性和满足计算前提条件。
(2)柱模板搭设完毕经验收合格后,先浇捣柱砼,然后再绑扎梁板钢筋,梁板支模架与浇好并有足够强度的柱和原已做好的主体结构拉结牢固。经有关部门对钢筋和模板支架验收合格后方可浇捣梁板砼。
(3)浇筑时按梁中间向两端对称推进浇捣,由标高低的地方向标高高的地方推进。搭设本方案提及的架子开始至砼施工完毕具备要求的强度前。
(4)根据当前模板工程工艺水平,结合设计要求和现场条件,决定采用梁侧模板、扣件式钢管架作为本模板工程的支撑体系。
(5)立柱及其他杆件搭接要求:本工程所有部位立柱接长全部采用对接扣件连接,严禁搭接;严禁将上段的钢管立柱与下端钢管立柱错开固定在水平拉杆上。
(6)水平拉杆
[关键词]庞贝古城;龙门石窟;文物保护
[中图分类号]K879.23 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115(2011)012-0093-03
意大利的庞贝古城和我国的龙门石窟一样,均被联合国教科文组织列入《世界遗产名录》。从文物保护的角度来看,两者同为大型露天文物遗址,在文物病害和保护方法上有诸多相通之处。笔者有幸于2010年11月参加了河南省文物局组织的赴意大利文化遗产保护培训班,期间有机会听取了庞贝古城文物保护专家的讲座,并赴庞贝古城进行了实地考察,从而对庞贝古城有了初步了解。2010年11月6日,庞贝古城内的重要建筑角斗士训练营石头屋在暴雨中倒塌。11月30日,庞贝古城遗址内的“道德者之家”花园外墙也因暴雨垮塌。12月1日,又有两处建筑墙壁发生坍塌。在短短不到一个月的时间内庞贝古城接连发生三起坍塌事故,引起了全世界的关注。作为龙门石窟的工作人员,自然就引发了从庞贝古城保护到龙门石窟保护的思考。
一、庞贝古城的保护
(一)庞贝古城坍塌事故原因分析
2011年11月9日,也就是庞贝古城发生第一次坍塌事故后的第三天,庞贝古城保护修复实验室主任为培训班做了有关庞贝古城的专题讲座,使我们有机会了解到事故发生地负责保护人员对第一起事故原因的分析。
庞贝古城坍塌事故原因主要有两方面:一是技术上的原因。11月6日发生倒塌事故的角斗士训练营石头屋是20世纪50年代在一位著名文物保护专家主持下重建的,限于当时的认知水平和技术手段,在重建中大量运用了钢筋混凝土。随着时间的推移,钢混结构中的钢筋由于遭受腐蚀体积增大、承载力降低,加上大雨的冲淋,致使建筑荷载骤增,超过建筑最大承载能力,从而导致垮塌事故发生。二是人为因素。倒塌事件本可以避免,但各种原因交织,最终还是不幸发生。疏忽大意、对文物的监控力度不够、缺少定期维护、资金短缺是造成事件发生的人为原因。
(二)庞贝古城保护存在的问题
庞贝古城保护存在的问题,归纳起来主要有几点:一是环境潮湿带来的诸多文物病害,如墙体表层脱落、墙体被腐蚀、植物滋生等。二是保护性破坏,如20世纪30~60年代大量使用水泥对墙体进行加固。为保护壁画在其周围使用铁构件支撑固定玻璃罩,采用石蜡作为壁画的保护材料。90年代为解决地下水侵袭墙体采用铅层阻隔地下水,加固墙体残留未能及时去除而对文物造成新的破坏。三是人为因素破坏,主要体现为在文物上乱涂乱画,这些破坏无法修复。
庞贝古城接连的倒塌事件为意大利的文物保护事业敲响了警钟。通过这一次事件,或许会对其文物保护技术提供更多的发展机会。
二、龙门石窟的保护
作为同庞贝古城类似的大型遗址类露天世界文化遗产,龙门石窟也需要正视保护工作,发现工作中存在的问题和不足,防患于未然,在保护工作中避免恶性事件的发生。
龙门石窟的保护是从石窟开凿之日就相伴而生的,如开窟时修建窟檐、排水沟,在造像上涂防风化材料等,其中很多保护设施在目前仍能起到很好作用。当然也有部分保护措施对文物造成了破坏,如在奉先寺、潜溪寺、宾阳洞等洞窟前为修建保护性房屋而破坏壁面雕刻,并导致通风不畅、洞窟内湿度增加,加速了雕刻风化等问题。龙门石窟大规模科学规范的保护工作应该是从上世纪70年代开始的,当时为解决石窟存在的围岩崩塌、洞窟漏水等问题,进行了大规模的综合治理工程。这些工程的实施为龙门石窟的保护起到了非常重要的作用。从2002年开始的联合国教科文组织龙门石窟保护修复工程的实施,使龙门石窟的保护工作人员开阔了眼界,在工程进行中学习到很多保护知识,并对龙门石窟的保护问题有了更多的认识。从2006年开始,龙门石窟还进行了洞窟的日常维护工作,此工作消除了石窟存在的隐患,减缓了病害的进一步发育,增强了立壁表面岩体的稳定性和完整性,有效保护了维护区域的石窟和雕刻。
(一)龙门石窟文物保护存在的问题
尽管龙门石窟在前期的保护工作中取得了一定成绩,但是仍不足以解决石窟存在的多种问题。从目前龙门石窟的病害现状来看,有以下几点需要重点关注:
1.石窟围岩稳定性问题
石窟围岩稳定性的问题一直是龙门石窟保护工作的重中之重。早在1971~1985年,龙门石窟就曾针对性地将崩塌的洞窟、雕刻品及危岩采用化学灌浆和钢筋铆杆加固等工程技术,先后进行了一系列抢险加固工程,使洞窟、雕刻崩塌问题得到初步解决。此后又于1987~1992年历时五年的综合治理工程中,对岩体及洞窟进行了加固。通过这些维修工程的实施,龙门石窟东、西两山的岩体和主要洞窟得到加固,基本解决了岩体稳定性问题,洞窟渗漏状况得到改善。但是,随着时间的推移,石窟围岩再次出现崩塌掉块现象。综合分析,可分为两种情况:一是当时的加固工程未涉及区域出现的围岩不稳定现象。最近几年,在历次的危石排查中,经常发现即将脱落的危石。应当说,这种现象是目前影响围岩稳定性的重要组成部分。二是加固过的区域再次出现不稳定现象。主要表现为加固区域部分岩体出现新的裂缝,此外,当时加固时所用的水泥砂浆覆盖层部分有脱落危险,用手就可以轻松取下。这种不稳定现象产生主要的原因为加固材料的逐渐老化,周边爆破、火车过境等震动源的震动影响,植物根系的发育造成的根劈作用等。
2.石窟水问题
水是影响龙门石窟最大的一个问题。影响洞窟的水有四个来源,包括因降雨造成的洞窟渗漏水、洞窟冷凝水、地下水以及大气水。水对龙门石窟的危害主要表现为加速雕刻品风化、洞窟渗漏使雕刻品表面形成凝浆覆盖层、造成生物病害的滋生和蔓延等。
3.石窟雕刻品风化问题
雕刻品风化问题一直以来是困扰石质文物保护界的一大难题。龙门石窟在防风化方面做了很多尝试,如采用有机硅树脂进行防风化实验,同中科院理化所合作研发防风化材料、建立露天防风化试验场等措施进行防风化治理的研究,这些措施的进行取得了一定的成果,但在现实中仍无法广泛使用,因而不能有效解决文物风化问题。龙门石窟的风化病害产生原因主要在于其所处环境为露天,极易遭受风吹、日晒、雨淋等自然现象的影响。近年来的环境污染日趋严重,文物的风化速度显著加快。2003年4月,龙门石窟景区实现了封闭管理,原从景区过境的洛伊公路改道,对景区文物造成污染的汽车尾气、粉尘、震动以及噪音污染等得到有效缓解,景区小环境得到较大改善。尽管如此,大环境对龙门石窟文物风化的负面作用仍不可低估。
4.人为破坏问题
人为破坏表现在两个方面:一是保护性破坏,二是游客在文物上及周边区域随意刻画。在龙门石窟之前的保护工程中,同庞贝古城一样,也存在一定的保护性破坏情况。在上世纪70~90年代进行的两次龙门石窟保护工程中,曾采用普通硅酸盐水泥进行加固、修建窟檐、岩体支护等保护工作,但由于水泥最终会分解生成对文物有害的盐分,在水的作用下不断结晶和析出,反而造成文物风化加剧。经笔者调查,在这些有普通硅酸盐水泥存在的区域附近,文物风化程度明显严重于无水泥区域。这种现象在庞贝古城出现了,在龙门石窟也未能幸免。龙门石窟也出现过为防止碑刻进一步风化而在其表面采用石蜡封护,从而导致碑刻表面大面积脱落,造成不可挽回的损失。此外,由于龙门石窟是对外开放的景区,每年接待百万以上游客。景区内出现游客在文物上刻画、抚摸等不文明行为,对文物造成危害,其中绝大部分已经无法修复,损失不可估量。
以上是目前龙门石窟文物面临的主要问题,这些问题已经严重影响到文物安全,其中有些问题目前尚无法得到全面解决。
(二)龙门石窟文物保护方法探讨
1.实施综合治理工程和日常保养维护并行的保护措施
实施综合治理工程和日常保养维护并行的保护措施,能有效解决石窟存在的多方面问题,如围岩的稳定性问题、洞窟渗、漏水问题等。综合治理工程成功的例子非常多,龙门石窟上世纪实施的综合治理工程就是其中一例,在工程实施之后的20年左右起到了非常好的保护作用,围岩的稳定性得到了极大改善,渗、漏水问题得到了有效控制。因此,实施工程是一个很好解决问题的方法。但是,如果仅靠实施工程来解决文物保护问题并不现实,且存在一定弊端。其原因有三:一是实施保护工程需要大量资金支持,经费问题是实施保护工程的关键;二是龙门石窟是全国重点文物保护单位,实施保护工程需要得到主管部门批准,工程从准备到施工完成周期较长;三是实施保护工程势必对文物造成一定的破坏,尽管破坏相较保护效果微乎其微。日常的保养维护是保护工程之外对文物进行预防性保护工作的体现,能有效减缓文物遭受破坏的速度或使文物免遭破坏。在龙门石窟,每年都要定期进行岩体稳定性检查,这项工作也是日常保养维护工作的一部分,可以及时发现石窟岩体存在的稳定性问题,并及时加以处理,从而有效减少发生围岩崩塌的可能性。
同围岩稳定性解决方法相同,可采用实施治理工程和日常保养维护并行的方法解决水问题。在龙门石窟历史上,对于水的治理有过很多行之有效的方法。从石窟开始营造之初,就修建有排水沟,此举在很大程度上减少了雨水对雕刻的直接冲刷,有效保护了石刻的安全。通过清除洞顶的柏树、荆棘等植物,也能起到一定的治水作用;在雕刻表面喷洒有机硅防水剂,可在短期内起到一定的防水效果;拆除原洞窟外的封闭式窟檐,能有效缓解大气水在洞窟内的凝结。当然,采取的综合治理工程更是较为彻底地解决了部分洞窟的渗、漏水问题。在日常保养维护工作中,也曾采取封、堵、排的方法进行防渗处理,如对裂隙封缝进行封堵,对洞窟表面渗、漏水线路进行适当修改,以避免渗、漏水对文物的直接影响,封闭渗、漏水裂隙并预埋导水管,使渗、漏水从预埋导水管流出,从而避免对文物的伤害等。
2.采取物理方法延缓文物风化
前文已经提到,治理石质文物风化是一大难题,现阶段文物保护工作者所做的工作都还处于研究阶段,大面积实施保护目前尚未取得满意效果。近年来,龙门石窟在风化治理问题上做了很多探讨,但都没有实际应用。笔者认为,对于治理风化问题要慎之又慎,不要轻易在文物上实施防风化治理措施,即使要做,也要在做过充分的、足够长时间的室内室外实验基础上,明确对文物无副作用,且能保证如有不良作用可以及时去除附加的防风化材料的基础上进行。在20世纪60年代,云冈石窟就曾出现过在石雕表面进行防风化化学喷涂实验失败的例子,之后花了很大力气才把防风化材料去除。在目前研究防风化治理阶段,最现实可靠的方法有二:一是继续加大防风化治理的研究,尽可能早地研发出适合文物的无害防风化材料和工艺;二是尽可能采取物理方法来延缓文物风化速度,如龙门石窟已经实现改善文物所处小环境、减少污染物的排放、在洞窟内采取除湿措施等。
3.加强宣传,采取措施,严防人为破坏
对于保护性破坏问题,需要尽快采取措施加以纠正。对于龙门石窟上世纪进行综合治理工程中所产生的保护性破坏,迫切需要根据现场情况,尽快采取措施进行治理。如在西山南部诸多洞窟采用的水泥砂浆条石支护岩体问题,已经明显出现周边文物严重风化问题,如不采取有效措施,许多雕刻品可能将很快消失殆尽。应当在科学进行力学实验的前提下,将原支护体拆除,采用新型材料重新进行抢救性保护,以避免水泥砂浆继续危害雕刻品。对于游客的随意刻画问题,应当在游客进入窟区游览前,做好爱护文物的宣传教育工作,并在游客能够随意刻画的区域增设防护网。尽管可能会影响游客领略龙门石窟佛教文化和破坏龙门石窟的环境协调性,但这也是为保护文物不得不采取的权宜之计。
三、结语
庞贝古城是1750年开始发掘和保护的,其保护工作一直伴随着发掘而进行,保护历史悠久。龙门石窟的保护工作虽说从开窟时就已经开始,但真正意义上的科技保护也仅能追溯到上世纪70年代。悠久的保护历史和实践使意大利在文物保护方面积累了大量的经验和教训,尽管庞贝古城接连发生了坍塌事故,但这并不能说明他们的保护理念和技术落后。事实上,在文物保护方面,意大利一直走在世界前列,值得我们学习和借鉴的地方非常多。庞贝古城的坍塌事故为龙门石窟的保护工作敲响了警钟,警示我们注重日常管理、保养和维护,及时发现和解决文物存在的问题,把可能出现的文物安全隐患消除在萌芽状态。
[参考文献]
[1]刘景龙.龙门石窟保护[M].北京:中国科学技术出版社,1993.
[2]黄克忠.沿途文物建筑的保护[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
[3]刘景龙.水对龙门石窟的危害和防治[J].中原文物,1982,(3).
[4]杨刚亮.龙门石窟的日常维护[J].中国文物报,2004-9-3.
【关键词】塔式起重机;未按照正确的工序施工;回转下支撑倾翻
塔式起重机是现在建筑用常见特种设备,由于他特殊的使用环境所有要经常地安装和拆卸,这就不同于桥式起重机和门式起重机安装后位置基本固定的不同,正是因为塔的拆卸频繁所以在拆卸过程中容易出现事故的原因之一。下面是对一起较为典型的事故做的分析和小谈。
1.事故概述
安装高度为15m的QTZ63塔式起重机,在安装套架时发生了套架与回转支承不能联接的问题,安装单位准备采取拆除配重臂及起重臂后,对回转支承与标准节的联接调整角度以求套架与回转支承的合适的安装。但在拆除了配重臂上的三块配重后,起重臂向西方向回转时发生了倾翻事故
2.现场勘查
(1)塔身由6节标准节连接组成,高度为15m。套架安装在塔身的顶部。回转下支承以上部分(回转支承、回转塔身、司机室、起重臂、配重臂和塔帽)一同坠落下塔身西侧,中心线朝向西南方向。
(2)配重臂上的四块配重中已经被拆除三块放在地面上,剩下的一块配重在倾倒后坠落在塔机西南角的汽车起重机的起升机构上。
(3)安装塔身顶上套架的吊耳上锈迹均匀,未见安装过的痕迹。
(4)在套架的检修平台上发现未使用的连接套架用的四个销轴照。
(5)在套架的检修平台上发现未使用的用于标准节与回转下支承连接的螺母12个,其螺纹未见拉伤痕迹。
(6)在坠落的回转支承上发现2个完好的高强螺栓,在施工现场地面上发现2个完好的高强螺栓,共4支完好的螺栓。
(7)在塔身最顶端标准节与回转下支承联接面上,各套管分布情况。1#、2#位置套管未见异常现象。3#位置西侧套管连同主弦角钢边一起被撕掉,南侧套管孔有向西方向挤压变形损伤。4#位置西侧套管及主弦角钢边一起撕裂后旋转了180°留存标准节上,联接的高强螺栓破坏后带螺母段仍在套管中。北侧套管口向西方向存挤压变形损伤。
(8)回转下支承对应标准节联接位置。3#位置存有高强螺栓2支,其中一支联接件齐全,并伴有残留从标准节撕下的套管。另一支被拉断,断口平齐,在塔机基础井内找到与3#拉断的螺栓相吻合另一半,在其螺纹上未见螺母存在; 4#部位存有一支弯曲的螺栓,在其螺纹处有机械损伤,螺栓上无安装过螺姆的痕迹。在塔机基础井内找到与标准节4#部位拉断的螺栓相吻合的另一半螺栓头部。
3.技术分析
(1)根据现场勘查1、2,在配重臂只有一块配重,起重臂侧重于配重臂侧,当起重臂向西方向回转时,将产生起重臂前倾的弯矩。
(2)根据现场勘查3、4,该塔机在事故前回转下支承与套架未进行联接,对起重臂前倾的弯矩无约束。
(3)根据现场勘查5、6、7、8,该塔机在事故前塔身标准节与回转下支承应连接的8支螺栓中, 1#位置2支、2#位置2支未安装;3#位置南侧1支和4#位置北侧1支未安装螺母;仅有的安装螺母的2支螺栓安装在标准节的西侧(塔机倾倒方向的边缘侧),正是倾翻线附近,对起重臂前倾产生的弯矩无约束。
在上述的情况下,塔机起重臂向西方向回转时,塔身(标准节)对回转下支承以上部分产生弯矩不能起到有效的约束而发生了倾翻。
关键词:塔式起重机;故障原因;分析;预防方法
一、传动系统故障
1.减速器漏油
在塔式起重机的故障中,其减速器漏油是最典型的一种故障因素,不但无法保证塔式起重机的正常作业,还会污染环境和降低机械性能。当塔式起重机在使用过程中,出现减速器漏油问题,油会顺着管道流入制动器和电动机中,导致塔式起重机出现制动失灵或者无法紧急制动。减速器出现漏油的主要原因分析:分箱面结合面不够严密、接触面不平;密封橡胶老化失去弹性;油封安装不合理等。预防措施:当减速器出现漏油故障时,建议从以下方面着手检查并进行针对性维修:(1)检查固定零件密封性,最好使用厌氧胶类的粘合剂。每一次拆卸后都需要再次进行涂抹作业;(2)检查旋转零件密封性,从正确安装油封入手,及时更换,清除旋转零件表面的尖角、划痕和毛刺等。
2.齿面疲劳点蚀
目前,我国大多数塔式起重机起升结构都采用弧形圆锥齿轮传动。这种齿轮具有体积小、副速比大的优点。但是,这种齿轮对安装、加工工艺的要求较高。若是加工装配工艺质量达不到相应的技术要求,弧形圆锥齿轮的齿面极易出现点蚀破坏。出现齿面疲劳点蚀的主要原因分析:齿轮程度不足;中心距调整不够合理;接触面分布不合理等。预防措施:建议操作人员和维修人员定期的对机械进行维护,及时更换油,严格按工艺要求进行齿轮加工装配作业。
3.温度过高
塔式起重机在施工过程中经常出现减速机温度过高的问题。主要是由于塔式起重机起重荷载较大结构零件运转较快导致升温过高。结构升温过高会引起零件膨胀导致轴承之间缝隙减小甚至出现咬死的问题,起重机内剂失效,绝缘材料因温度过高而失效。导致温度升高过高的主要原因分析:施工过程中操作人员忘记给减速机加油,油量不足导致齿轮间出现摩擦咬合,金属摩擦导致温度在很短时间内快速上升;油牌号不合理;油使用量过多或过少等。预防措施:严格按说明书推荐的油或脂牌号,予以加足,切勿降低牌号;严格按规定油面加足油,保证油泵正常工作及油路畅通;及时更换转臂轴承。
4.齿轮轴突然断裂
齿轮轴突然断裂是起重机传动系统中较为常见的一种故障,导致齿轮轴突然断裂的主要原因分析:(1)减速机的允许使用传递扭矩和电动机搭配不合理,若是减速机的允许使用传递扭矩过小,电动机输入扭矩较大可能会引起机械的强度破坏。预防措施:工作人员应当根据电动机最大扭矩作为输入扭矩来校核减速机的许用输出扭矩;(2)操作手使用起重机时制动过猛;零件材料以及热处理缺陷;电气控制设备失效等都可能引起齿轮轴突然断裂。预防措施:需要加强对操作人员的岗位培训,及时更换电控部件;对采购的零部件进行严格的检查;(3)减速机座固定达不到要求。预防措施:加强输出轴的支承刚度;定期对机械进行检查并加固。
二、制动器故障
制动器是保证塔式起重机安全正常工作的重要部件。在吊运作业中,制动器主要有防止悬吊的重物下落;或使运行中的机构速度降低,最后停止运行;也可以通过控制动力与重力的平衡,调节运行速度。常见的制动器故障主要有:制动盘和瓦块衬垫碎裂;支持制动器通电后不释放;制动不灵或闸瓦发热冒烟等。一旦发生制动器故障建议立即停止塔式起重机运行,待维修合格后方可进行再施工。
1.制动盘和瓦块衬垫碎裂
产生制动盘和瓦块衬垫碎裂的原因主要分析:制动轮和瓦块接触不可靠,制动时产生很大的冲击力量,摩擦衬垫质量不达标等。解决措施:保证材料的质量,保证塔式起重机各零部件材料和装配质量达到设计要求;调节顶丝、连杆之间的连接应当均匀可靠,摩擦后操作人员应当及时更换相应的零部件。
2.支持制动器通电后不释放
引起塔式起重机支持制动器通电后不释放的主要原因分析:块式制动器液压推杆、电磁铁的作用力不足;盘式制动器磨损后线圈和衔铁之间的距离间隙过大,导致电磁铁的收力降低等。预防措施:操作人员和维护人员对塔式起重机整机进行认真、仔细的检查和调整,及时更换磨损严重机械零部件。
3.制动不灵或闸瓦发热冒烟
造成制动不灵或闸瓦发热冒烟的主要原因分析:(1)制动带或制动轮磨损过大;制动带有小块的局部脱落;主弹簧调得过松;制动带与制动轮间有油垢;(2)制动垫片严重或大片脱落,或长行程电磁铁被卡住,主弹簧失效,或制动器的主要部件损坏;(3)制动器松闸时瓦块与制动轮未脱开;(4)铰链有卡死的地方或制动力矩调得过大,或液压推杆松闸器油缸中缺油及混有空气。预防措施:调整间隙,清洗油污;调整弹簧,调整闸瓦行程;定期对制动器进行检查、维护,起升机构的制动器必须每班一次,运行机构的制动器要每天一次,坚决杜绝带病运行。
三、电气系统故障
电气系统是把电源的电能输给电动机,并根据操作人员的指令和安全保护装置的信号,通过操作台和控制箱中各控制元件的动作,驱动各机构的起动、调整和换向,它是塔式起重机的动力源和神经中枢,它的工作状况很大程度上决定了塔式起重机的可靠性、安全性和使用性能。常见的电气故障主要有:电动机故障、控制器故障和接触器故障等。
1.电动机故障
塔式起重机中电动机故障主要表现为:(1)电动机不转,但发出嗡嗡声。其原因可能为电动机其中一根电源线中断。预防措施:建议进行检修,找出断线处,牢固接好;(2)通电后,电动机不转动。其原因可能是过电流继电器动作后跳闸,或定子回转中断,还有可能是保险丝熔断。预防措施:检查电流继电器的整定值,恢复继电器的接通状态,检查定子回路,更换熔断的保险丝;(3)电动机局部发热。其原因可能是电动机三相电源线中断了一相,导致电动机单相运行,也有可能是电动机定子和转子相碰导致局部发热。预防措施:检查保险丝和配线,接通断线处,检查转子和定子之间的间隙,更换轴承。
2.控制器故障
控制器故障主要表现为:(1)控制器接电,电动机不转动。其原因可能是控制器触头没有接通,或是控制器内转子或定子回路接触不良。预防措施:建议检修触头,检验各处接线;(2)控制器接通,过电流继电器动作。其原因可能为控制器内有灰尘和脏污导致触头短接,或是导线绝缘不良。预防措施:建议清洗控制器的灰尘和脏污,加敷绝缘。
3.接触器故障
电气系统中接触器故障主要有:(1)接触器不吸合。其原因可能是安全开关没有接通,线路无电压或电压过低,控制电路保险丝熔断,接触器线圈烧坏或短路,接触器机械部分出现问题。预防措施:建议认真检查接触器,逐项排除故障,进行修复;(2)接触器有噪音。其原因可能为衔铁表面太脏或短路环损坏,或者是磁铁系统歪斜。预防措施:清除工作面脏物,更换短路环,纠正磁铁系统偏斜,清除间隙。
关键词:活塞 穿孔 阀座 穴蚀
RLA系列柴油机是SULZER公司于1977年在RND系列的基础上作了较大改进的产品,它很快地经RLB系列发展为RTA系列。RTA系列柴油机从上世纪八十年代初期大批量装船使用以来,作为三大主力机型之一,曾一度很受广大轮机管理人员的好评。但是,随着时间的过去,在这些近三十年的老机器上,尤其是RTA58系列,也偶尔会出现一些罕见的故障。在八十年代中后期到九十年代初建造的3~6万吨级的船中,用RTA58机型的不少。因此,出现的问题值得我们去分析和探讨。
1 活塞头穿孔
对比RND系列,从RLA系列开始进行了较大的改进,活塞头采用钻孔冷却方式。RLA系列活塞头的材料为锻钢或铸钢,(RTA系列活塞头采用锻钢)在触火面的背面采用钻孔冷却。活塞冷却水进、出水动管的安装高度相同,运转时活塞冷却空间大约注入一半的水,活塞在每一循环的运动中的加速和减速产生“鸡尾振荡效应”,热传导良好。可将活塞顶的主要温度和活塞环周围的温度保持在恰当的界限之内。然而,某轮RTA58主机却发生了活塞头穿孔。
情景:2011年12月,某轮主机正常运转中,突然机舱下层响起响亮的“哨声”,其频率与主机相同。大约10秒钟后,No.4气缸的活塞冷却水回水观察镜气孔有烟雾腾起-活塞水透气总管冒白烟雾-No.4气缸活塞回水高温报警。减速/No.4气缸单缸停油后“哨声”随之渐小直至消失,No.4缸活塞回水观察镜内有喷射性小水流流过;该缸活塞回水温度也逐渐回降至高温报警消除。
现状:缸吊缸检查,如图1。活塞头触火面光滑,无高温、高钒烧蚀的迹象。活塞头右后侧吊装螺孔旁的一个冷却钻孔穿孔。活塞解体后检查测量,穿孔近似圆形,带7mm裂缝形尾巴。圆约有φ16mm,上小下略大。钻孔内已无水垢(其他钻孔顶部有2~3mm薄水垢)。穿孔内尾巴的一侧有钢质内凸物,疑为焊疤。全部冷却钻孔清洁除垢后,测量同一圈各钻孔的深度,发现穿孔的钻孔比其他钻孔深了5~7mm。该缸两支喷油器试压及检查雾化,均正常。
档案:该轮1985年由日本住友重工建造,主机SULZER 7RTA58也为住友重工制造。2003年从国外二手购进。查备件签收单,购进后一直没有买过新活塞头,多年来有过几次活塞头翻新,其中2009年一次交修翻新2只活塞头,其中有一只是穿孔后交翻新的。这次穿孔的No.4缸活塞头是在2010年3月吊缸时换上的2009年那次2只翻新件中一只。但厂方打翻新工号码克时没有在施工单上注明哪个号码是穿孔活塞头翻新的。同一批翻新的另一只活塞头也已装机使用,故不能凭记号认定该活塞头是上次穿孔的翻新活塞头。该活塞头翻新后仅使用4100小时就出现本次穿孔事故。查最近两航次示功图测记,该缸爆压为9.7Mpa及9.8Mpa,属于正常范围。排温为328℃和322℃,与其他缸偏差正常。11月份清洁扫气箱时从扫气口拍照活塞顶无异常。活塞冷却水泵出口压力0.55Mpa,集控室活塞水压力0.47Mpa进水温度58℃,回水温度66℃,均在正常范围。分析如下:
(1)活塞头触火面烧蚀穿孔?
烧蚀首先由于活塞顶部直接与燃气和火焰接触,温度很高,尤其当喷油定时不正确、喷油器调试不良或冷却侧结垢时使顶部局部过热,温度更高;其次,由于柴油机燃用的重油中含钒、钠过多,就会在活塞顶部温度达550℃以上的部位产生高温腐蚀。同时,活塞材料过热时发生氧化、脱碳而使其化学成分变化。在以上因素综合作用下,活塞顶部金属产生层层剥落使顶部厚度逐渐减薄,出现钒腐蚀的麻点或凹坑,大小、深浅不一地于活塞顶部,这种现象称为活塞顶部烧蚀。严重时可使顶部烧穿。
但是,No.4活塞头整个触火面光滑,就连穿孔的周围也无烧蚀的痕迹。穿孔明显的圆形带尾巴,上小下略大,这也与烧蚀现象不符,烧蚀穿孔应该是上大下小,不可能有那样的尾巴,而且也不可能—下子穿那么大的孔。
(2)钻孔面腐蚀穿孔?
有一个疑点是该钻孔的深度是同一圈钻孔中最深的。本来同一圈的钻孔深度应该大致相同,但它却比其他钻孔深了5~7mm。从触火面向内测量,该孔的壁厚约为8~11mm。(有一侧有内凸金属,该侧最厚,为11mm。)
为何该钻孔比其他钻孔深?从水侧电化学腐蚀角度来考虑,也无法证明它是电化学腐蚀所致。
当金属与电解质溶液接触时,由于腐蚀电池作用而引起的金属腐蚀,叫做电化学腐蚀。电化学腐蚀是最普遍最常见的腐蚀,其对金属性能的危害也较化学腐蚀大。金属在大气、海水、土壤及酸、碱和盐溶液中都能发生电化学腐蚀。电化学腐蚀破坏是船机零件的一种主要故障模式。其中,局部电化学腐蚀的点状腐蚀是对设备破坏最大的腐蚀形态之一,它使金属表面局部区域被腐蚀呈小而深的圆孔,严重的可将设备腐蚀穿孔而导致泄漏。钢铁、铝、钛和不锈钢都会受到点状腐蚀(孔蚀)。
局部电化学腐蚀除了点状腐蚀之外,还有晶间腐蚀等其他多种形式。其中,晶间腐蚀发生在晶界或邻近区域,使晶粒之间结合力下降或丧失。因其不易发现,容易产生突然破坏,造成很大危害。还有,腐蚀疲劳,金属在交变应力和腐蚀介质共同作用下引起裂纹和断裂,腐蚀疲劳的危害性也极大。
点状腐蚀应该有腐蚀的疤痕。但检查该钻孔顶部尚存的弧面,无腐蚀疤痕。其他钻孔有薄水垢,但清洁后检查,也无明显的腐蚀痕迹。一下子出现2cm2这样大的孔,从水腐蚀角度来解说也难信服。况且该轮活塞冷却水长期坚持化验和使用白灵801冷却水处理剂投药处理,水质没有疑问,不致产生严重的孔蚀。这样,不得不把怀疑的目标转到穿孔活塞头翻新这方面来。
(3)穿孔活塞头翻新不当引起再穿孔?
查1990年以前的交通部部颁《柴油机修理标准》,大型低速柴油机活塞头修理仅包括活塞环槽的形状、尺寸恢复,吊环孔螺纹的修复和触火面轻度烧蚀后的修理,没有涉及到活塞头穿孔的维修规范。现在的轮机修理文献中对活塞顶部烧蚀修理的论述是:当活塞顶部最大烧蚀厚度超过说明书规定值或使活塞顶部厚度减至设计厚度一半时,应将活塞报废。九十年代以后,随着部件翻新厂家的快速增加,活塞头穿孔也在翻新修理的范围内,但翻新的工艺及质量检查手段却很难得到严格的规范。
在厚壁工件焊接中,应有一套严谨的要求。比如,焊条的选择有严格的要求;焊接时需有特殊工艺(正火处理工件、整个焊接过程不得中断一次完成、焊后马上作保温一等温退火热处理等),以降低焊接边缘处的冷脆性,降低晶间腐蚀,保证焊件质量。另外,同一区域焊修次数越多,材料的疲劳强度下降越大,因而活塞头翻新的次数也需要考虑。再则,若是穿孔活塞的修理,其检验仅用着色探伤是无法确切探出其修理部位的缺陷的,要用超声波探伤复查。这个要求对一些小厂来说是无法提供的。
若穿孔活塞翻新无规范,则最简单的施工方法是在顶面把原穿孔直接焊补或者割大一定尺寸后镶块焊补,然后磨光整形,孔内焊疤用钻头或磨具修平(这样造成孔变深了),再用着色探伤检查合格交货。
综上所述,此次活塞头穿孔应是上次穿孔的活塞头经上述最简单的翻新工艺翻新,装机使用4100小时后,在晶间腐蚀、腐蚀疲劳等共同作用下得出的结果。对策如下:
(1)现场应急处理:当出现哨声并活塞回水高温报警时,立即报告驾驶台并尽快减速及作单缸停油操作。然后打开扫气箱放残阀放出残水。不要求马上停车,但必须尽快作故障缸单缸停油,否则,穿孔喷进的燃气沿着进水管反冲,很可能造成相邻气缸也出现断流、高温。另外,高温燃气反冲时间长了’其高温很可能造成活塞冷却水伸缩管上密封件损坏、管子弯曲变形等,加大了损失及检修范围。如近岸,可封缸减速后开往较适合的海区抛锚检修。
(2)日常管理:严格来说,如果日常管理到位,就不会出现活塞头烧蚀穿孔或腐蚀穿孔,也就不需要考虑穿孔活塞头的修理问题。因此,应从源头抓起,预防为主。
①密切注意热工检测和分析,确保不超热负荷和机械负荷。
②喷油器定期检查雾化质量,保证雾化质量良好。
③切实做好活塞冷却水化验及投药处理工作,确保水质良好。注意观察检查水耗量的变化,如有异常,要及时查找原因并消除。
④定期检查活塞冷却水泵,确保水压正常;定期检查冷却水立管密封件及根部弯位清洁除垢,保证冷却水量正常。
⑤活塞冷却水柜上面的浮油每班要检查清除。定期清洁水柜底部残渣,至少要每半年一次。这样不仅对泵和活塞冷却水伸缩管及管系有好处,而且对活塞水冷却器也有好处。
⑥冷却水进口温度要控制好,不要偏高。
⑦尽量少用微速,以免“鸡尾振荡效应”减弱,造成冷却不足。
⑧扫气箱清洁检查时从扫气口检查活塞顶状况,最好能拍照对比。
(3)规范修理:
①活塞定期解体检查并清除冷却钻孔里水垢,保证冷却效果。同时更换密封胶圈,防止老化失效。按说明书要求时间,或每两个吊缸期(约16000小时)解体一次。备用的活塞头要做好防锈处理。
②建立每缸活塞头档案,以便跟踪。
③必须翻新修理时,选择信誉好的厂家。尽量不要用“补差换修”的方式,以免换了别人的穿孔翻新件。穿孔活塞头最好不要修理,作报废处理。
④定购新活塞头时需注明高度尺寸,因为RTA58活塞头后期的有改进,高度比老式的高10mm。并且活塞弹性连接螺栓安装螺孔没有锁定螺丝孔,连接螺栓是与之相配的专用螺栓,不能混用。
2 高压油泵本体与出油阀安装面两之结合面蚀穿
阀与阀座密封面磨损是常见的事,因为这是一对摩擦副。高压油泵本体与出油阀的安装面两者之间是静止不动的一对固定件,这个接触面出现油蚀穿透性凹坑是罕见的。这个罕见的故障同样在RTA58出现了。
情景:上述某轮2012年6月满载南下航行中,在相同的转速下,主机负荷指示从原来的6.7格增大到6.8格,到湛江外锚地前增大到6.9格。由于这个航次遇上台风,在南澳稍作避风就开航,风浪比较大。船到湛江外锚地时台风刚登陆不久,当时认为台风后托潮,主机负荷稍大些也应是正常的。在湛江卸货后期压水盘车检查螺旋桨,未发现异物。卸货后开航北上,发现情况不对:这时海况已恢复正常,但主机负荷指示仍然比以前高。检查对比燃油进机压力、温度和粘度,和以前相同,排除了油温过高,密度、粘度降低造成偏差的可能。测取各缸手拉示功图,发现#2、#7缸爆压仅有8.9Mpa和9.1Mpa,明显低于平均值9.8Mpa。并且#2、#7缸示功图也显示出燃烧过程短和有滞后迹象。检查油泵柱塞及进、回油阀推杆,密封性正常。对比燃油消耗率,虽然负荷指示大了(机旁操纵台侧机械式负荷指针和调试器上负荷指针和集控室显示相同),但燃油消耗却没有明显增加。把#2、#7缸油量调大到爆压9.5Mpa使用,开始负荷指示略有回降,但慢慢又回升,抵锚地前负荷指示已到7.1。
在锚地拆检#2、#7缸喷油器,上航次新来的大管轮把他在航行途中调试好的4支喷油器(按说明书启阀压力取30+0.5Mpa调)装在#2缸和#7缸。备车进港时发现#2缸不发火,并听到油管有明显的液击声音;#7缸排温偏低报警。意识到是喷油压力调得过高,临时就地把#7缸喷油器调压螺丝调松半圈,排温回升。把#2缸两喷油器调压螺丝分别调松一圈,油管液击声音减弱,排温也起来了。靠码头后,针对#2缸高压油管的液击现象,认为可能是高压油泵出油阀有问题,遂拆检#2缸高压油泵出油阀。
RTA系列高压油泵每两缸为一组,是回油阀式高压油泵,每缸有出油阀、进油阀和回油阀各1只,阀与阀体以一对偶件的形式装在本体上,分别对应于柱塞、进油阀推杆和回油阀推杆。阀体用螺管压紧在安装面上,外面再装压盖密封。拆装压紧螺管有一把专用工具,但说明书上没有标明拆装力矩。
当拆卸#2缸出油阀压紧螺管时,凭以往经验,发现该螺管已经自行返松了。以往大约要用500Nm的扭力才能旋松,现在不用200Nm力就松出了。弹簧是好的;拉出阀及阀体,一个令人吃凉的画面出现在眼前:阀体的安装面上出现一闪亮的穿透性凹坑(如图2);清洁本体安装面后检查,上面也有一条宽2mm径向穿透性凹槽。
随后,#7缸高压油泵检查,在回油阀阀体与本体安装面上也出现类似的情况。
负荷指示变大的原因找到了:由于出油阀本体与油泵本体安装面在圆周上有间隙,柱塞的排油一部分经间隙,通过穿透的凹坑泄流回到柱塞顶上来。因此,实际上这些缸的喷油量是减小了,为维持给定转速,调试器把整体油门拉大,负荷指示就大了。
同样,因为这么严重的内漏,使得该缸高压油泵的排出压力已达不到新换喷油器的启阀压力,该缸不喷油发火,油却随着柱塞下行经凹坑倒喷回进油腔,如此往复,在油管中产生液击现象。当后来调低了启阀压力后,才得以喷油发火,液击也随之减弱。
档案:该主机2011年8月曾按循环检修计划校对过油泵定时,但没有拉出出油阀等检查,压紧螺管也没检查。2008年修船期间,全部高压油泵交厂修解体研磨本体安装面和各阀体安装平面。工程完工单上标列是“解体,清洁检查。全部上磨床研磨至良好后装复”。之后,没有解体检修记录。
分析是什么原因造成这些凹坑呢?
(1)波动穴蚀?燃油系统喷油时处于高压状态,喷油终了系统内油压骤然下降,高压燃油流动时产生和传递压力波。在喷油终了时,某些部位会产生负压力波,并导致气泡发生,气泡随后又在正压力波作用下破灭,产生穴蚀破坏。出油阀的安装平面是工件的结合面,又在喷油嘴到油泵柱塞的最末端,此处最易产生负压力波,最易受到波动穴蚀的影响。久如久之,就会出现洞穴。
(2)高压油的冲蚀?如果2008年的厂修质量存在问题,比如缺陷没有彻底消除,仍存有肉眼看不见的缺陷;或者装配工作不仔细,工件清洁不彻底;又或者没有按配对研磨安装,那么安装面就可能不是无缝隙贴合;若压紧螺管没拧紧等等,都可能给高压油流冲过,造成油流冲蚀。
(3)压紧螺管金属疲劳?压紧螺管结果27年使用,因其结构较薄弱,可能会产生疲劳。但当时仔细检查过螺纹(包括本体上螺纹),核对过螺管伸长量,没发现问题。装复后使用1500小时后检查,无返松迹象。至于为何拆检时那么松?还需要更长时间去观察检查。
对策如下:
(1)日常管理方面:
①定期检查各油阀的压紧螺管的紧固度。如发现有返松现象,应拆出螺管检查,必要时换新螺管。若螺管松了,相应的油阀也应拉出清洁检查。如有缺陷,尽早修理消除。拆检进、回油阀的压紧螺管时最好把相应的推杆转车到下方,以便安装。
②若出现负荷指示无故增大而油耗率增加不明显时,除了注意检查喷油器循环阀外,还应根据爆压和排温的状况,决定是否检查油阀与本体的安装面。
③尽可能减少使用低速运行,因为低速运行时波动穴蚀较严重。
④对于老旧柴油机,喷油器启阀压力不要使用上限值。建议使用下限值。并且,油头试验台压力表也要注意校验。
(2)厂修时:
①若本体上的安装平面有凹痕,研磨时不但要消除凹痕,还要向下研磨一定的深度,以消除肉眼看不见的缺陷。精研后蓝油检查验收力求全面贴合,绝不能有空隙。
②压紧螺管的检查应全面、仔细,包括本体上的螺牙。上紧力矩必须保证。
③装配前各部件必须彻底清洁干净,对研的部件必须按记号装配,不得调乱。
罕见的事故也有其发生的内因和外因。旧机器部件发生故障的内因和外因比新机都要多一些复杂一些。只要我们管理者能及早的研究问题,分析问题,解决问题,及时切断事故链,就能让旧机器平稳的运转,完成我们赋予它们的使命。
参考文献: